“宇宙弦”可能阻止了宇宙的自我毁灭
大爆炸理論較為科學(xué)地解釋了宇宙是如何形成的,但極具諷刺意味的是如果按照這個(gè)理論,時(shí)至今日我們應(yīng)該并不存在。這是因?yàn)閯?chuàng)建等量的物質(zhì)和反物質(zhì),它們之間只會互相泯滅。不過現(xiàn)在物理學(xué)家提出了一種新的理論來解釋這個(gè)奧秘,并概述了我們?nèi)绾握业剿闹苯幼C據(jù)。
我們的周圍以及我們主機(jī)都是由物質(zhì)組成的。另一方面反物質(zhì)似乎極為罕見,它是在 CERN 的實(shí)驗(yàn)中或在雷暴和颶風(fēng)期間短暫產(chǎn)生過。但正是因?yàn)橄∮校覀儜?yīng)該對其感激。反物質(zhì)粒子具有與物質(zhì)相反的電荷,如果兩者相遇,它們將在能量爆發(fā)中相互破壞。
這對于未來的太空旅行可能是非常方便的,但這表明這樣的航行是相當(dāng)乏味的。因?yàn)殡S著時(shí)間的流逝,宇宙中的一切都會完全的自我毀滅。但這一事實(shí)遭到了很多科學(xué)家的質(zhì)疑,畢竟在現(xiàn)實(shí)生活中并沒有發(fā)生。那么這是為什么呢?根據(jù)大爆炸理論,爆炸應(yīng)該產(chǎn)生同等數(shù)量的物質(zhì)和反物質(zhì),那么所有反物質(zhì)都去哪了?這是宇宙學(xué)中最大的未解之謎。
人類自身的存在已經(jīng)表明,反物質(zhì)已經(jīng)從某種程度上變成了常規(guī)物質(zhì)。即使失衡很小,甚至達(dá)到了十億分之一,在所有的 all 滅之后,也可能留下足夠多的物質(zhì)來制造我們今天看到的星星,星系,行星,人和披薩。
問題在于由于電荷相反,物質(zhì)和反物質(zhì)之間無法輕易交換。中微子,是我們所知的唯一具有中性電荷的粒子。由于零的反面仍然為零,因此中微子可能是它們自己的反粒子。這意味著中微子在相變(phase transition)的宇宙幫助下可能會相互轉(zhuǎn)換。
這項(xiàng)研究的聯(lián)合作者村山瞳(Hitoshi Murayama)表示:“相變就像沸騰的水變成蒸氣,或者冷卻的水變成冰。物質(zhì)的行為在稱為臨界溫度的特定溫度下發(fā)生變化。當(dāng)某種金屬冷卻到低溫時(shí),它會通過相變而完全失去電阻,成為超導(dǎo)體。就像超導(dǎo)體一樣,早期宇宙中的相變可能產(chǎn)生了非常薄的磁場管,稱為宇宙弦。”
根據(jù)一些理論,這些宇宙弦滲透到整個(gè)宇宙中,就像水在結(jié)冰時(shí)在冰上形成裂縫一樣。他們本來可以給中微子提供改變電荷所需的動力-但到目前為止,還沒有找到這些弦的直接證據(jù)。
弦理論有一項(xiàng)很古怪的推測,認(rèn)為宇宙中充斥著成百上千種幾乎隱形的粒子,并且在很久很久之前,這些粒子曾經(jīng)組成過一張橫跨整個(gè)宇宙的弦網(wǎng)絡(luò)。
盡管還未做到盡善盡美,但弦理論是目前最接近真相的“萬物理論”。剛才所說的這些假想粒子名叫“軸子”,假如能證實(shí)它們的存在,就意味著我們生活在一個(gè)廣闊的“軸子宇宙”中。
該理論最出色的地方在于,它并非物理學(xué)家的紙上談兵、無法通過檢驗(yàn)來證實(shí)。相反,利用目前正在搭建的微波望遠(yuǎn)鏡,我們也許在不久的將來就能探測到這張巨大無垠的弦網(wǎng)絡(luò)。
多年來,科學(xué)家一直試圖用一套統(tǒng)一的理論框架解釋包括引力在內(nèi)的所有自然力。弦理論便是主流框架之一。但由于多種原因,這個(gè)問題非常棘手。首先,弦理論要想成立,宇宙就不僅有三個(gè)空間維度和一個(gè)時(shí)間維度,還要有額外的幾個(gè)空間維度。
最困難的是,我們不清楚這些額外維度是如何卷縮的,其卷縮方法可能多達(dá) 10200 種。但它們似乎都有一個(gè)共同之處,即都有軸子的存在。因?yàn)楦鶕?jù)弦理論,軸子就是纏繞并固定在這些卷縮維度周圍的粒子。
該研究的合著者格雷厄姆·懷特(Graham White)說:“最近發(fā)現(xiàn)的引力波為時(shí)空回溯提供了新的機(jī)會,因?yàn)閺囊婚_始,宇宙一直對重力透明。” “當(dāng)宇宙的溫度可能比當(dāng)今最熱的地方高一萬億到四千萬億倍時(shí),中微子的行為可能只是我們確保生存所需的方式。我們證明了它們可能還留下了可檢測到的重力波動的背景,讓我們知道。”
總結(jié)
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